Корейские исследователи разработали многослойный полупроводник для носимой электроники

Как сообщает издание Interesting Engineering, в основе технологии — транзисторы на углеродных нанотрубках, которыми управляет твердотельный ионогель (ionogel), материал с подвижными ионами, влияющими на протекание электрического тока.

При подаче напряжения ионы перемещаются в материале и не сразу возвращаются в исходное положение после его снятия, оставляя временную электрическую «память» о более ранних сигналах. Исследователи не стали считать такую задержку ограничением, а использовали её для обработки информации, меняющейся во времени.

Меняя концентрацию ионов и толщину ионогеля, команда создала приборы с разной скоростью отклика. Затем быстрые и медленные устройства вертикально сложили, чтобы разные слои обрабатывали информацию на разных временных масштабах.

Быстрый слой сильнее реагирует на последний входной сигнал, а медленный дольше сохраняет накопленную информацию. Объединение их выходов даёт системе сведения о том, что произошло только что и непосредственно перед этим.

Ранее для таких устройств применяли ионные материалы в виде жидкостей или мягких гелей, что затрудняло точное изготовление полупроводников и многослойное построение. Превращение ионогеля в твёрдую тонкую плёнку позволило лучше контролировать его свойства при создании нескольких слоёв приборов.

Команда проверила, может ли аппаратура различать временные паттерны, используя четыре последовательных входных сигнала, каждый из которых можно было включить или выключить. Устройства успешно различили все 16 возможных комбинаций.

Исследователи также использовали измерения с приборов для создания симуляции классификации видео с движущимися рукописными цифрами. Система достигла валидационной точности выше 90 процентов при обработке последовательностей движущихся изображений, воспроизводимых с разной скоростью.

Подход в перспективе поможет электронике обрабатывать меняющуюся информацию локально, а не постоянно передавать необработанные данные для анализа на внешние ресурсы. Возможные применения включают носимые устройства для мониторинга движений и физиологических сигналов.

Команда показала, что технология совместима с разными производственными форматами. Устройства изготовили на 4-дюймовых пластинах и на гибких подложках, что потенциально делает архитектуру пригодной для электроники, которой нужно повторять неплоские поверхности.

По словам исследователей, приборы сохраняли стабильные электрические характеристики в течение 55 месяцев после изготовления.

Профессор KAIST отметил, что такие устройства можно изготавливать на крупноформатных подложках с использованием существующих тонкоплёночных полупроводниковых процессов, а также складывать в несколько слоёв. По его словам, технологию можно развить в чипы для анализа движений и физиологических сигналов в маломощных устройствах, например в смарт-часах.

Однако исследователи пока не продемонстрировали такую экономию энергии в реальных смарт-часах. Для определения того, как архитектура поведёт себя при интеграции в носимую электронику и сколько энергии сможет сэкономить, нужны дальнейшие испытания.

Ранее «Телеспутник» сообщал, что нидерландская компания ASM представила XP8 Vertos Flowable Carbon — первую на рынке текучую углеродную плёнку для плазменно-усиленного химического осаждения из газовой фазы.

Фото: 123rf.com.